扭曲的软体机器人在没有人或电脑引导的情况下穿过迷宫

北卡罗莱纳州立大学和宾夕法尼亚大学的研究人员开发出了能够在迷宫等复杂环境中导航的软体机器人，无需人类或计算机软件的输入。

“这些软体机器人展示了一种叫做‘物理智能’的概念，这意味着结构设计和智能材料使软体机器人能够在各种情况下导航，而不是计算智能，”一篇论文的通讯作者、北卡州立大学机械与航空航天工程副教授尹杰(Jie Yin)说。

柔软的机器人由液晶弹性体制成，形状像扭曲的丝带，类似半透明的罗蒂尼。当你把丝带放在至少55°C(比环境空气热)的表面上时，接触表面的部分会收缩，而暴露在空气中的部分不会收缩。这就导致了缎带的滚动运动。表面温度越高，滚动速度越快。

尹说:“以前用光滑的杆做过这种实验，但这种形状有一个缺点——当它遇到一个物体时，它只是在原地旋转。”“我们制造的扭曲带状的软体机器人能够在没有人类或计算机干预的情况下通过这些障碍。”

织带机器人通过两种方式做到这一点。首先，如果丝带的一端遇到一个物体，丝带会轻微旋转以绕过障碍物。其次，如果机器人的中心部分遇到一个物体，它就会“折断”。弹跳是存储的变形能量的快速释放，使缎带在着陆前轻微跳跃并重新定向。缎带可能需要断裂不止一次，才能找到一个可以克服障碍的方向，但最终它总会找到一条清晰的前进道路。

尹说:“从这个意义上说，它很像许多人在家里使用的机器人吸尘器。”“除了我们创造的软体机器人从环境中获取能量，并且不需要任何计算机编程。”

该论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员姚昭说:“旋转和咬断这两种动作让机器人能够在梯度上通过障碍物。”“当物体接触彩带中心时，就会产生最强的抓拍效果。但如果物体从中心以外接触丝带，丝带仍然会断裂，只是强度变弱了。你离中间越远，咔嚓声就越不明显，直到你走到丝带长度的最后五分之一处，那里根本不会产生咔嚓声。”

研究人员进行了多次实验，证明这种缎带状的软体机器人能够在各种迷宫般的环境中导航。研究人员还证明，软体机器人在沙漠环境中工作得很好，表明它们能够爬上和下降松软的沙坡。

“这很有趣，看起来很有趣，但更重要的是，它为我们如何设计软体机器人提供了新的见解，这些机器人能够从自然环境中获取热能，并自主地在复杂的、非结构化的环境中(如道路和恶劣的沙漠)行走。”尹说。

-由Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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